PERENCANAAN DAN PEMBUATAN DIGITAL OSCILLOSCOPE DENGAN SLOT ISA
SKRIPSI
Oleh: NAMA
: ROBIN APMINGTO TONGKA
NRP
: 5103096023
NIRM
: 96.7.003.31073.44909
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA 2002
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN DIGITAL OSCILLOSCOPE DENGAN SLOT ISA
SKRIPSI DIAJUKAN KEPADA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA
UNTUK MEMENUHI SEBAGAI PERSYARATAN MEMPEROLEH GELAR SARJANA TEKNIK DIBIDANG TEKNIK ELEKTRO
OIeh: NAMA : ROBIN APMINGTO TONGKA NRP : 5103096023 NIRM : 96.7.003.31073.44909
JANUARI'2002
LEMBARPENGESAHAN Ujian Skripsi bagi mahasiswa tersebut di bawah ini :
NAMA
ROBIN APMINGTO TONGKA
NRP
5103096023
NIRM
96.7.003.31073.44909
Telah diselenggarakan pada : Tanggal Karenanya yang b"~.~Pn sebagian ner~Valr31 bidang
Lann~T. Anggota
I •
I
\
'r,M.ni Indraswati Nin." 521.86.0121
./
ABSTRAK
Oscilloscope adalah alat untuk mengukur sinyal suatu gelombang yang cukup canggih dan modern. Dengan adanya oscilloscope sangat membantu kita dalam melakukan pengukuran dan pengecekan dari suatu gelombang. Dengan melihat fungsi dari oscilloscope ini diharapkan agar mahasiswa untuk lebih mengembangkan fungsi dari oscilloscope ini ke aplikasi yang lebih maju. Tujuan dari perencanaan dan pembuatan ini adalah membuat alat pengukur suatu sinyal analog sederhana. Pembahasan dilakukan meliputi perencanaan dan pembuatan Digital Oscilloscope dengan slot ISA mempunyai komponen-komponen yang digunakan yang meliputi : PPI 8254,ADC MAX 153, memory, dekoder, multiplexer, pencacah, op-amp dan perangkat lunak yang digunakan bahasa pemrograman Delphi. Perencanaan ini tidak direncanakan tidak real time, karena data hasil konversi ADC disimpan terlebih dahulu pada memory (RAM) kemudian dibaca dan diolah oleh komputer untuk ditampilkan pada layar monitor. Sehingga ada waktu tunda baik pada perangkat keras dan perangkat lunak. Dari hasil pengukuran yang dilakukan didapatkan hasil yang cukup baik, rangkaian clock yang digunakan telah bekeIja dengan baik dengan tingkat kesalahan 0.015% terhadap perhitungan, rangkaian PIT yang digunakan telah bekeIja dengan baik dengan tingkat kesalahan 0,00148 % terhadap perhitungan, batas frekuensi maksimum sinyal input adalah 100 kHz, rangkaian RPS yang digunakan bekeIja dengan baik dengan tingkat kesalahan ratarata 1.334 % untuk input DC dan 1.8626 % untuk input AC terhadap perhitungan, rangkaian pemilih rangkaian RPS yang digunakan bekeIja dengan baik mempunyai kesalahan rata-rata 0.35 % terhadap perhitungan, rangkaian ADC secara keseluruhan bekeIja dengan baik dengan tingkat kesalahan rata-rata 0.28%, dari gambar 4.7 sid gambar 4.19 tampak pengujian alat secara keseluruhan yang dilakukan didapatkan hasil yang cukup memuaskan tetapi dari hasil tampilan yang dibuat terdapat noise dari alat yag dibuat. Pengujian alat yang dilakukan secara keseluruhan didapatkan hasil yang cukup memuaskan tetapi dari hasil tampilan yang dibuat terdapat noise dari alat yang dibuat.
iii
KATAPENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang beljudul : PERENCANAAN DAN PEMBUATAN DIGITAL OSCILLOSCOPE DENGAN SLOT ISA
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Saljana Teknik di Jurusan Teknik Elektro, FakuItas Teknik, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya. Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Mama yang memberikan dukungan Spiritual dan Material. 2. lbu Melani Satyoadi, selaku Dosen pembimbing, atas jerih payahnya memberi petunjuk dan dukungan moral. 3. Bapak Andrew Joewono,S.T yang memberikan ide-ide. 4. Rekan-rekan mahasiswa yang banyak membantu selama pembuatan skripsi ini khususnya para asisten laboratorium komputer, laboratorium pengukuran, laboratorium Elektronika, ternan-ternan Embo96. 5. Semua pihak yang telah banyak membantu selama ini. Pembuatan skripsi ini sangat bermanfaat dalam mempraktekkan ilmu yang telah penulis peroleh selama kuliah. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa yang membacanya.
Surabaya, Januari 2002
Penulis
iv
DAFTARISI Halaman HALAMAN JUDUL ....................................................................................................... .i LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................ .ii ABSTRAK ...................................................................................................................... .iii KATA PENGANTAR .................................................................................................... .iv DAFTAR lSI .................................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... .ix DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xii BAB 1 : PENDAHULUAN ............................................................................................. 1 1.1 LATARBELAKANG ............................................................................................... 1 1.2 TUJUAN .................................................................................................................... 1 1.3 PEMBATASAN MASALAH ................................................................................... .2 1.4 SISTlMATlKA PEMBAHASAN ............................................................................. .2 BAB II : TEORI PENUNJANG ..................................................................................... .3 2.1 PENDAHULUAN ................................................................................................... .3 2.2 PENGUAT OPERASIONAL (Op-Amp) .................................................................. 3 2.2.1 PENGUATAN MEMBALIK (INVERTING AMPLIFIER) .................................. 5 2.2.2 PENGUATAN TAKMEMBALIK (NON INVERTING AMPLIFIER) .............. 6 2.2.3 PENGUAT PENJUMLAH ..................................................................................... 7 2.3 ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (ADC) ...................................................... 8 2.3.1 TEKNIK PENGUBAH PARALEL (FLASH ADC) ............................................... 8 2.4 MEMORI ................................................................................................................... 10 2.4.1 RANDOM ACCESS MEMORY (RAM) .............................................................. .lO 2.5 PROGRAMMABLE INTERVAL TIMER 8254 ....................................................... 11 2.6 DEKODER ................................................................................................................ 14 2.7 COUNTER ................................................................................................................. 15 2.8 ANALOG MULTIPLEXER ...................................................................................... 16 2.9 INDUSTRIAL STANDARD ARCHITECTURE (ISA) SLOT.. ............................... 17 BAB III :PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT ............................................ .20
v
3.1 BLOK DIAGRAM .................................................................................................... .20 3.2 RANGKAIAN PENGKONDISI SINYAL (RPS) ..................................................... 21 3.3 CLOCK GENERATOR ............................................................................................ .24 3.4 PROGRAMMABLE INTERVAL TIMER (PIT) ...................................................... 25 3.5 ADC MAX 153 .......................................................................................................... 26 3.6 DEKODER ............................................................................................................... .27 3.7 ADDERESS COUNTER / PENCACAH ALAMAT ............................................... .29 3.8 MEMORy ................................................................................................................. .30 3.9 PERENCANAAN PERANGKAT LUNAK ............................................................ .32 BAB IV : PENGUKURAN DAN PENGUJIAN ALAT ................................................ .34 4.1 PENGUKURAN RANGKAIAN PERBAGIAN ..................................................... .34 4.1.1 PENGUKURAN CLOCK...................................................................................... .34 4.1.2 PENGUKURAN PIT (PROGRAMMABLE INTERVAL TIMER) ...................... 34 4.1.3 PENGUKURAN HASIL KONVERSI ADC ..........................................................35 4.1.4 PENGUKURAN PENGUATAN DAN PEREDAMAN ........................................ 36 4.1.5 PENGUKURAN RANGKAIAN PEMILIH PENGUATAN & PEREDAMAN .... 38 4.1.6 PENGUKURAN RANGKAIAN PENGUAT PENJUMLAH ................................ 39 4.2 PENGUKURAN RANGKAIAN KESELURUHAN ................................................ .39 4.2.1 PENGUKURAN PADA BAGIAN PENGUATIPEREDAM DAN ADC ............ .40 4.3 HASIL PENGUJIAN ALAT .................................................................................... .40 4.3.1 FUNCTION GENERATORDISET 4 VPPDANFREKUENSINYA 100HZ ..... .41 4.3.2 FUNCTION GENERA TOR DISET 4 VPP DAN FREKUENSINYA 1KHZ ...... .42 4.3.3 FUNCTION GENERA TOR DISET 4 VPP DAN FREKUENSINYA 10KHZ .... .43 4.3.4 FUNCTION GENERATOR DISET 4 VPP DAN FREKUENSINYA 100KHZ .. .44 4.3.5 FUNCTION GENERATOR DISET FREKUENSINYA 200KHZ ....................... .45 4.3.6 FUNCTION GENERATOR DISET VPP 10 VOLT ............................................. .46 4.3.7 FUNCTION GENERATOR DISET 50 MVOLTIDIV .......................................... .47 4.3.8 FUNCTION GENERATOR DISET 10 MVOLTIDIV .......................................... .48 4.3.9 FUNCTION GENERATOR DISET FREKUENSI CH 1: 100 KHZ DAN CH 2: 100 HZ ................................................................................................................... .49 BAB V : PENUTUP ....................................................................................................... .50
Vi
KESIMPULAN ............................................................................................................... 50 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... .51 LAMPIRAN
VB
DAFTAR GAMBAR
Halaman GAMBAR 2.1 Blok diagram OP-AMP ............................................................................................. .4 2.2 Rangkaian Penguat tak membalik ............................................................................ .5 2.3 Rangkaian tak membalik ........................................................................................... 6 2.4 Rangkaian Penguat Penjumlah .................................................................................. 7 2.5 Blok diagram Flash ADC .......................................................................................... 9 2.6 Blok diagram PIT 8254 .............................................................................................. 13 2.7 Blok diagram 74LSI38 .............................................................................................. 14 2.8 Blok diagram 74LS393 .............................................................................................. 15 2.9 Blok diagram MAX 308 ............................................................................................ 16 2.10 Slot ISA 98 pin ......................................................................................................... 19 3.1 Blok diagram alat Digital Oscilloscope .....................................................................20 3.2 Rangkaian pengkondisi sinyal .................................................................................. .22 3.3 Rangkaian Penguat Penjumlah ................................................................................. .23 3.4 Rangkaian clock generator........................................................................................ .24 3.5 Tabel Kode Data Programmable Interval Timer ...................................................... .25 3.6 Rangkaian Programmable Interval Timer. ................................................................ .26 3.7 Rangkaian ADC MAX 153 ........................................................................................ 27 3.8 Rangkaian dekoder ................................................................................................... .28 3.9 Rangkaian address counter ....................................................................................... .29 3.10 Rangkaian Memory ................................................................................................. .30 3.11a Diagram Alur Program .......................................................................................... .32 3.11b Diagram Alur program Lanjutan .......................................................................... .33 4.1 Diagram Blok Pengukuran PIT ................................................................................ .34 4.2 Diagram BIok Pengukuran Konversi ADC. ............................................................. .35 4.3 Diagram BIok Pengukuran RPS (Input DC) ............................................................. .36 4.4 Diagram Blok Pengukuran RPS (Input AC) ............................................................. .37 4.5 Diagram Blok Pengukuran Rangkian Pemilih RPS .................................................. .39
viii
4.6 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 4Vpp, frekuensi 100 Hz pada Channell ............................................................................................. .41 4.7 Perbandingan Hasil Alat terhadap Oscilloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 100 Hz pada Channel 2 ............................................................................................. .42 4.8 Perbandingan Hasil Alat terhadap Oscilloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 1 kHz pada Channell ............................................................................................... .42 4.9 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 1kHz pada Channel 2 ............................................................................................... .42 4.10 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 10kHz pada Channell ............................................................................................ .43 4.11 Perbandingan Hasil Alat terhadap Oscilloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 10kHz pada Channel 2 ............................................................................................. 43 4.12 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 100kHZ pada Channell ........................................................................................ .44 4.13 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 100kHZ pada Channel 2 ......................................................................................... .44 4.14 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 4 Vpp, Frekuensi 200kHZ pada Channel 1 .......................................................................................... 45 4.15 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 1 Vpp, Frekuensi 200kHZ pada Channel 2 ......................................................................................... .45 4.16 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 2 Vpp, Frekuensi 100HZ pada Channell ........................................................................................... .46 4.17 Perbandingan Hasil Alat terhadap Oscilloscope dengan Input 2 Vpp, Frekuensi 1kHZ pada Channel 2 ............................................................................................. .46 4.18 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 280 mVpp, Frekuensi 100HZ pada Channell .......................................................................... .47 4.19 Perbandingan Hasil Alat terhadap OsciIloscope dengan Input 280 mVpp, Frekuensi 100HZ pada Channel 2 .......................................................................... .47 4.20 Perbandingan Hasil Alat terhadap Oscilloscope dengan Input 22 mVpp, Frekuensi 100HZ pada Channell .......................................................................... .48
ix
4.21 Perbandingan Hasil Alat terhadap Oscilloscope dengan Input 22 mVpp, Frekuensi 100HZ pada Channel 2 .......................................................................... .48 4.22 Perbandingan Hasil Alat terhadap Oscilloscope dengan dual Channel... ............... .49
x
DAFTAR TABEL
Halaman TABEL 2.1 Tabel Kebenaran 74LS138 ....................................................................................... 15 2.2 Tabel kebenaran 74LS393 ......................................................................................... 16 2.3 Tabel kebenaran MAX 308 ........................................................................................ 17 3.1 Tabel Perencanaan Tahanan Pada RPS ..................................................................... 21 3.2 Tahanan yang aktifpada Multipexer ........................................................................ .22 3.3 Pemetaan Alamat PIT, ADC, dan Control RPS ........................................................ .28 3.4 Tabel kebenaran IC74 LS 393 ................................................................................... 29 3.5 Tabel Cara keIja Memory ........................................................................................ .31 4.1 Hasil Pengukuran PIT ................................................................................................ 34 4.2 Hasil Konversi ADC .................................................................................................. 36 4.3 Hasil Penguatan dan Peredaman (Input DC) ............................................................. 37 4.4 Hasil Penguatan dan Peredaman (Input AC) ............................................................. 38 4.5 Hasil Pengukuran Rangkaian Multiplekser .............................................................. .39 4.6 Hasil Pengukuran Rangkaian Penguat Penjumlah .................................................... .40 4.7 Hasil Pengukuran Pada Bagian Penguat dan Peredam dan ADC .............................. 40
Xl
